.Sau gần hai năm học tập nghiờn cứu, được sự giỳp đỡ của cỏc thầy cụ giỏo và đặc biệt là sự giỳp đỡ của giao viờn hướng dẫn tốt nghiệp TS.. Nguyễn Văn Huyến, tụi đó đi đến cuối chặng đườ
bộ giáo dục đào tạo trường đại học bách khoa hà nội - TRƯƠNG VĂN HỢI NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MƠ HÌNH MÁY PHAY CNC Chun ngành : CƠ ĐIỆN TỬ luận văn thạc sĩ KHOA HỌC CƠ ĐIỆN TỬ người hướng dẫn khoa học : TS Nguyễn Văn Huyến HÀ NỘI - Năm 2013 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131836921000000 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN………………………………………………………………3 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ………………………………………………… MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN MÁY CNC 1.1 CNC gì? 1.2 Lịch sử hình thành phát triển 1.3 Lợi ích máy CNC 1.3.1 Tự động hóa sản xuất 1.3.2 Độ xác lặp lại cao sản phẩm 1.3.3 Linh hoạt 1.4 Phạm vi ứng dụng 10 Chương 2: thiết kế khí 13 2.1 Thiết kế hệ chuyển động chay dao 13 2.1.2 Nhiệm vụ truyền động chạy dao 14 2.1.3 Cơ sở tính tốn cho chuyển động chạy dao 15 2.2 Chọn động đầu cắt 16 2.2.1 Xác định thông số dao sử dụng 16 2.2.2 Phân tích lực tác dụng lên đầu dao 17 2.2.3 Xác định công suất mômen xoắn trụ động 18 2.3 Chọn động trục Z 24 2.3 Lực chiều trục khoan 24 2.3.2 Công suất động trục Z 25 2.4 Chọn động trục Y 28 2.5 Chọn động trục X 32 2.6 Tính toán thiết kế truyền động 36 2.6.1 Bộ truyền động trục Z 36 2.6 Bộ truyền động trục Y 38 2.6 Bộ truyền động trục X 44 2.7 Kiểm nghiện độ bền trục vít me 49 Chương :THIẾT KẾ mạch điều khiển 51 3.1 Khối PC 52 3.2 Khối điều khiển trung tâm 52 3.3 Khối mạch công suất 52 3.4.Khối nguồn 53 3.5 Khối giao tiếp máy tính mạch điều khiển trung tâm 55 3.6 Khối đệm tín hiệu 56 3.7 Khối bật tắt đầu cắt 56 3.8 Khối công suất 57 Chương 4: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN 59 4.1 Mơ hình trục chuyển động quay 59 4.2.Phương trình động lực học trục: 60 4.3.Đánh giá tính ổn định chất lượng hệ thống điều khiển 62 4 Mô gia công 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 PHỤ LỤC 80 LỜI CAM ĐOAN Tôi tên Trương Văn Hợi, học viên lớp Cao học 11B.CĐT.KH Sau gần hai năm học tập nghiên cứu, giúp đỡ thầy cô giáo đặc biệt giúp đỡ giao viên hướng dẫn tốt nghiệp TS Nguyễn Văn Huyến, đến cuối chặng đường để kết thúc khóa học Tơi định chọn đề tài tốt nghiệp là:"Nghiên cứu, thiết kế mơ hình máy phay CNC " Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu cá nhân hướng dẫn TS Nguyễn Văn Huyến, tham khảo tài liệu liệt kê Tôi không chép cơng trình cá nhân khác hình thức Nếu có tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm Người cam đoan Trương Văn Hợi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ Hình 1.1: Mơ hình máy khoan CNC loại trục Hình 1.2: Hai dạng máy khoan đứng với khả tự động thay mũi khoan Hình 1.3: Máy phay trục có trục nằm ngang Hình 1.4: Máy phay trục có trục thẳng đứng Hình 1.5: Máy phay trục loại thay dao thủ cụng (trỏi) loại cú trục chớnh song song (phải) Hình 1.6: Máy phay CNC Hình 2.1: truyền động chay dao Hình 2.2: Mơ hình truyền động vít me-đai ốc Hình 2.3: Phân tích lực tác dụng lên đầu dao Hình 2.4: Lực chiều trục khoan Hình 2.5: Lực động lên trục z Hình 2.6: Lực động lên trục y Hình 2.7: Lực động lên trục vit me Hình 2.8: Lực động lên trục x Hình 2.9: Lực động lên trục vitme Hình 2.10: trục động Hình 2.11: Bộ truyền động trục Y Hình 2.12: Bộ truyền động trục x Hình 3.1: Sơ đồ khối Hình 3.2: Ta có sơ đồ khối mạch cơng suất Hình 3.3: Khối nguồn 5V Hình 3.4: Khối nguồn 12V Hình 3.5: Khối nguồn 24V Hình 3.6: Khối đệm tín hiệu Hình 3.7: Khối bật tắt đầu cắt Hình 3.8: Khối cơng suất Hình 3.9: Sơ đồ nguyên lý Hình 4.1 Mơ Hình động lực học trục quay Hình 4.2 Hệ thống điều khiển tốc độ tác động nhiễu Mc Hình 4.3 Hệ thống điều khiển servo tốc độ trục tịnh tiến Hình Đáp ứng hệ truyền đơng tín hiệu hỡnh nấc hỡnh sin Hình Đáp ứng hệ dùngPID tín hiệu hàm xung hàm tuyến tính Hình 4.7 Đáp ứng vị trí goc tín hiệu hàm nấc Hình 4.8 Mơ tốc độ động Hình 4.9: Mơ gia cơng NC1 Hình 4.10: Chọn dao cho NC2 Hình 4.11 Hộp thoạị định nghĩa dao NC2 Hình 4.12: Các thơng số cơng nghệ NC2 Hình 4.13: Chọn lỗ gia cơng NC2 Hình 4.14: Mơ gia cơng NC2 Hình 4.15: Kết hợp NC1 NC2 Hình 4.16: Chọn mục PAHT Hình 4.17: Lưu giữ chi tiết Hình 4.18: Chọn mã Post_Process Hình 4.19: Tạo chi tiết Hình 4.20 Phơi chi tiết Hình 4.21: Dao thơng số dao Hình 4.22: Mơ gia công MỞ ĐẦU Máy phay CNC thành tựu tiến khoa học kỹ thuật giới Nó ngày ứng dụng rộng rãi chế tạo máy, đặc biệt lĩnh vực khí xác tự động hóa Sự đời máy CNC giải nhiệm vụ cấp bách tự động hoá trình sản xuất sản xuất hàng loạt nhỏ, sản xuất linh hoạt Đề tài sâu vào việc nghiên cứu, thiết kế chế tạo máy phay CNC tạo chữ nhằm ứng dụng vào giảng dạy, học tập sản xuất cách có hiệu Do đó, để cập nhật kiến thức, đồng thời giúp cho phát triển hoàn thiện máy CNC,đề tài tập trung nghiên cứu chế tạo máy phay Mini CNC hồn chỉnh, phục vụ cho cơng tác giảng dạy, học tập sinh viên trường đại học Chương 1: TỔNG QUAN MÁY CNC Lịch sử phát triển máy CNC 1.1 CNC gì? CNC: Computer Numerical Control - Điều khiển số máy công cụ tích hợp máy tính Thuật ngữ CNC khái niệm mà học tập, nghiên cứu lĩnh vực Tự động hoá biết: Đó loại thiết bị điều khiển sử dụng máy gia công, chế biến Cho phép thực quy trình gia cơng sở thơng số kích thước, hình dáng sản phẩm, chuyển sang thành quỹ đạo chuyển động không gian ba chiều 1.2 Lịch sử hình thành phát triển Trước đây, chi tiết máy khuôn mẫu phức tạp thường chia thành phần nhỏ, đơn giản Sau đó, chúng ghép nối lại với thành chi tiết hoàn chỉnh phương pháp hàn, tán Việc gia cơng khơng đảm bảo độ xác cao, chi phí tốn Sau nhờ cơng nghệ chép hình gia cơng chi tiết phức tạp Tuy vậy, việc gia cơng cịn nhiều nhược điểm suất thấp với khó đảm bảo độ xác cao Vì vậy, việc áp dụng điều khiển số vào máy công cụ bước tiến nhảy vọt cơng nghệ gia cơng Nó đảm bảo độ xác cao, gia cơng chi tiết phức tạp Vào năm 80 kỉ 19, thẻ đục lỗ sử dụng khung cửi ngành dệt Trước đó, ngành cơng nghiệp dầu mỏ hố chất sử dụng khái niệm để điều khiển trình Những mẫu đàn piano cổ sử dụng nguyên lý điều khiển kiểu NC Mẫu máy công cụ điều khiển số NC – Numerical Control Viện công nghệ Massachusetts - Mỹ thiết kế chế tạo năm 1949, theo đặt hàng Không lực Hoa kỳ, để sản xuất chi tiết phúc tạp xác máy bay Năm 1952, chế tạo thành công mẫu máy trục đến năm 1964 có 3500 chương trình NC sử dụng Tuy nhiên, điều khiển số dung đèn điện tử nên tốc độ xử lý chậm, tiêu tốn nhiều lượng, kích thước lớn Khơng có hình giao diện nên việc điều khiển gặp khó khăn Khi cơng nghệ bán dẫn phát triển, việc ứng dụng công nghệ bán dẫn làm cho máy NC gọn hơn, tốc độ xử lý cao Các băng đục lỗ thay băng đĩa từ Nhưng tính sử dụng máy NC chưa cải thiện Sự xuất IC (1959), LSI (1965), vi xử lý ( 1974) tiến kỹ thuật vể lưu trữ xử làm thay đổi to lớn phát triển máy công cụ Các điều khiển máy công cụ tích hợp máy tính Việc điều khiển thơng qua bàn phìm giao diện hình máy tính nên việc điều khiển trở nên dễ dàng Chúng ta có bước tiến từ ống chân khơng máy khí lặp lại tới cơng nghệ cao dịng điện tích hợp dày đặc Khả điều khiển tới phát sinh kích thước tạo hình mở rộng Ngày nay, vi xử lý điều khiển (CNC) có khả xử lý cao Nó đưa lệnh điều khiển, cất giữ, phân tích chương trình giao diện với người sử dụng Đồng thời giám sát chất lượng sản phẩm, thay đổi dụng cụ cần thiết truyền thông với máy tính khác, robot việc tải gửi chương trình Những máy CNC phân tích vấn đề bên cảnh báo cho người sử dụng biết vấn đề nguy hiểm Sự khác lớn máy NC CNC khả điều khiển Máy NC khơng có khả phân tích, giám sát máy CNC Hiện nay, với việc áp dụng Cad/Cam (thiết kế sản xuất có trợ giúp máy tính) vào việc thiết kế, tính tốn kết cấu, mơ q trình gia cơng trợ giúp hiệu cho trình thiết kế điều khiển Chính tính bật máy CNC mang lại nên chúng sử dụng rộng rãi toàn giới Ở nước ta, 10 năm qua Nhà nước đầu tư nhiều nhằm mục tiêu tạo thiết bị CNC 1.3 Lợi ích máy CNC 1.3.1 Tự động hóa sản xuất Máy CNC khơng quan trọng ngành khí mà nhiều ngành khác may mặc, giày dép, điện tử v.v Bất máy CNC cải thiện trình độ tự động hóa doanh nghiệp: người vận hành ít, khơng cịn phải can thiệp vào hoạt động máy Sau nạp chương trình gia cơng, nhiều máy CNC tự động chạy liên tục kết thúc, giải phóng nhân lực cho cơng việc khác Thứ nữa, xảy hỏng hóc lỗi vận hành, thời gian gia cơng dự báo xác, người vận hành khơng địi hỏi phải có kỹ thao tác (chân tay) cao điều khiển máy công cụ truyền thống 1.3.2 Độ xác lặp lại cao sản phẩm Các máy CNC hệ cho phép gia cơng sản phẩm có độ xác độ phức tạp cao mà máy công cụ truyền thống khơng thể làm Một chương trình gia cơng kiểm tra hiệu chỉnh, máy CNC đảm bảo cho “ra lò” hàng loạt sản phẩm phẩm với chất lượng đồng Đây yếu tố vô quan trọng sản xuất công nghiệp quy mô lớn 1.3.3 Linh hoạt Chế tạo chi tiết máy CNC đồng nghĩa với nạp cho máy chương trình gia cơng Được kết nối với phần mềm CAD/CAM, công nghệ CNC trở nên vô linh hoạt giúp doanh nghiệp thích ứng với thay đổi nhanh chóng liên tục mẫu mã chủng loại sản phẩm khách hàng